17.11.2021 „Ich sehe was, was du nicht siehst“

Forscherteam aus Marburg und London entschlüsselt, was im Gehirn passiert, wenn wir in zufälligen Mustern Gesichter erkennen.

Illustration der zufälligen Rauschbilder, in denen die Probanden illusorische Gesichter detektierten. Das Bild im Hintergrund zeigt das Aktivierungsmuster im Gehirn bei der „erfolgreichen“ Detektion illusorischer Gesichter.

Der Mann im Mond, lachende Gesichter im Kaffee oder die knorrige Baumrinde, die wie ein altes schrumpeliges Gesicht aussieht. Illusionen wie diese sind uns allen vertraut. Doch was passiert eigentlich im Gehirn, wenn man fälschlicherweise etwas sieht, was nicht da ist? Dieser Frage gingen Forschende der Universitäten Marburg und London nach. In der Fachzeitschrift Cerebral Cortex präsentieren sie nun ihre mittels funktioneller Magnetresonanztomographie gewonnenen Ergebnisse. 

Um bei ihren Probanden eine illusorischen Gesichter-Erkennung gezielt zu provozieren, nutzten die Forschenden reine Rauschbilder, sowie ein wenig Flunkerei gepaart mit Überzeugungstalent. „Mit ernster Miene haben wir unseren Probanden glaubhaft vermittelt, dass wir in der Hälfte der Bilder Gesichter versteckt hätten, die sie direkt anschauen würden, wie in einem Passbild“, erzählt Ina Thome, die federführend die Studie durchgeführt hat. Die Aufgabe der Probanden bestand dann darin, für jedes Bild zu entscheiden, ob sie ein Gesicht sehen oder nicht. Im Mittel wurden rund 38% der zufälligen Muster als Gesicht erkannt. Am Ende des Experiments wurden alle Probanden über die Schwindelei aufgeklärt. Die Neurowissenschaftlerin Thome erinnert sich noch gut an die Reaktion ihrer Probanden: „Ausnahmslos alle waren völlig verblüfft, dass es sich um reine Rauschbilder gehandelt haben soll“, sagt sie. „Sie zweifelten regelrecht an ihren Sinneseindrücken, da sie sich sicher gewesen waren, echte Gesichter entdeckt zu haben.“ Das Experiment zeigt damit eindrücklich, wie Erwartungen unsere Wahrnehmung und damit die „Realität“ beeinflussen können.

Anschließend verglichen die Wissenschaftler die Gehirnaktivität der Rauschbilder, die als Gesicht erkannt wurden mit jenen, die keine Illusion ausgelöst hatten und stellten komplexe Netzwerkmodelle auf, um das Zusammenspiel der Gehirnareale bei der entstandenen Illusion zu entschlüsseln. Und tatsächlich, dieselben Gehirnareale, die üblicherweise bei der realen Gesichter-Erkennung aktiviert werden, wurden auch durch die reine Illusion aktiviert. Zusätzlich identifizierte das Team zwei Areale im Präfrontalkortex, die entscheidend an dem Prozess beteiligt sind: der Inferior Frontale Gyrus und der Orbitofrontale Kortex.

„Während bei der realen Gesichter-Detektion primär sensorische Areale des Gehirns aktiviert werden („bottom-up“) ist für eine illusorische Detektion die „top-down“ Modulation dieser Areale durch präfrontale Gehirnareale unerlässlich“, erklärt Professor Andreas Jansen, der die Forschungsarbeit leitete. Man müsste sich das so vorstellen, fügt er hinzu, als ob der Präfrontalkortex ständig die Sinneseindrücke mit uns bekannten Strukturen wie Gesichtern, Häusern oder anderen Gegenständen abgleichen würde. Schon die kleinste Übereinstimmung führe dazu, dass speziell der Inferior Frontale Gyrus die primären Gesichterareale ansprechen würde mit der Aufforderung: „Überprüft doch mal bitte, ob das ein Gesicht ist!“.  Laute die Antwort ‚Ja‘, gaukle uns unser Gehirn die Illusion eines Gesichtes vor.

Das Besondere der Studie sei aus Sicht des Forschungsteams, dass erstmalig ein derart detailliertes und testbares neuroanatomisches Modell der top-down Modulation bei der Gesichter-Erkennung aufgestellt worden sein. Dieses könne nun genutzt werden, um gezielt illusorische Wahrnehmungsphänomene auch bei Erkrankungen wie Schizophrenie oder Parkinson zu untersuchen. 

Ina Thome ist Humanbiologin und schreibt ihre Doktorarbeit im „Laboratory for Multimodal Neuroimaging“ unter der Leitung von Professor Andreas Jansen. Die aktuelle Publikation wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziell gefördert.

Originalpublikation: 
Ina Thome & al.: “I Spy with my Little Eye, Something that is a Face…”: A Brain Network for Illusory Face Detection, Cerebral Cortex 2021, DOI: https://doi.org/10.1093/cercor/bhab199